城市地下空间工程概论论文

我与未来的城市地下空间工程

经历了高考的层层选拔，我很荣幸来到了城市地下空间工程专业并在此进行学习。经过这几个月的学习，我对这一专业有了自己的认识和了解。下面就谈谈我对本专业的认识以及本专业的前景与机遇。

城市是人类社会发展的产物，城市的状况和面临的问题都是国家和社会的现实情况的反映。自从人类出现以来，已有300多万年的历史，这使得人口的增长成为社会发展的主要问题。与此同时大城市和

特大城市的中心地区人口密集，建筑物林立，空间拥挤，交通堵塞。特别是历史旧城或经改造发展起来的大城市，这些矛盾和问题尤为

突出。为了保持城市功能及交通所需的空间，使得我们开始向地下空间方面考虑，从而城市地下空间工程的发展显得尤为重要。

在当今工业经济和知识经济并存的时代，经济的竞争归根结底就是科技创新能力的竞争。21世纪是地下空间发展的世纪随着城市的快速发展，资源的过度开发，环境污染、能源紧张、交通拥挤和水资源短缺等问题将日益严重，因此人们不得不向地下寻求生存空间，以缓解土地资源紧张所带来的压力。所以地下空间发展势在必行。

关于未来我们生活的城市，大家已有了不少议论和设想，很多偏于理论化，或多针对于已经相当现代化的发达国家的大城市。而对于大量正在膨胀中而又很落后的大城市，如何从现实出发既提出解决当前城市矛盾的措施，又能预见到数十年后的发展，并为此发展打好基础，做好规划化，则较少讨论。

对于发展中国家的我们来说，随着经济和城市化水平的提高，城市的发展产生了很多问题，如交通堵塞，环境污染，生态恶化等。同时，耕地资源是一个国家最重要的战略资源之一，土地资源的

可持续利用是我国实施可持续发展战略的基础。我国土地最多能供应17亿人口的粮食。然而正规耕地资源不断减少的严峻现实，成为了目前中国政府和人民关注的最重大也是最迫切的问题之一。现阶段，我国提倡实行可持续发展，而城市地下空间的利用正是一种有效解决问题的途径，加强对地下空间的开发和利用，可以增加地上绿地面积，提高土地利用率，疏解交通，减少污染，改善环境，实现城市的可持续发展。

地下空间将不仅仅只有地铁、隧道、地下广场、地下道路等几种式,还包括地下街、市政隧道（共同沟）、大型地下储气设施、地下雨水储存设施、地下垃圾站房、地下车库、地下变电站、以及大型绿地、居住区和世博园区的地下空间的开发利用等形式，可谓丰富多彩。

地下空间之所以有如此多的利用形态正是其独特的属性所导致。

在构造上，地下空间因有很大深度导致其空间性较地面大很多，岩土的特性使得地下空间具有极高的密闭性、隔离性以及耐寒性，土层和岩层的覆盖使地下空间的抗震性能和耐压性能十分出色。在物理特性方面，地下空间隔热、隔音的性能良好、空间内能很好的保持恒温、恒湿状态、且因其位于地下遮光和难透性能极强。地下空间可以有效地抵御自然灾害和安全防卫，并且能够节省对能源的利用和消耗。

也许很多人依旧不太了解城市地下空间工程这一专业的具体应用，在此我为大家阐明一下其具体作用。城市地下空间工程是指在城市地下空间的土体或

岩体中修建各种类型的地下建筑物或结构物的工程，它是一门涉及范围广阔的综合性科学，是实现高效、文明、舒适和安全的现代化城市的重要组成部分。它不仅涉及一般的土木工程的属性，更具有与地下特定的物理力学、人文心理、社会与生产功能等属性，即城市地下空间资源开发不仅涉及地下空间结构、开挖与稳定，还涉及城市地理信息系统、城市规划系统工程学、城市地下建筑学、城市地下空间结构稳定理论与技术、城市地下工程施工技术、城市地下与地面一体化系统、地下环境科学、安全维护与运营管理学、投资经营管理学等一系列学科知识。

地下空间的利用形态按服务功能可划分为以下几点：

（1）在漫长的人类历史发展长河中，地下空间始终作为人类防御自然和外敌侵袭的防御空间设施而被利用。

（2）为科技发展而存在的地下水力发电站以及地下工厂等一系列设施。

（3）为使大规模的国土得到有效利用，建设了城市间、国家间

的交通设施等。

（4）以人类生存，确保安全为目的的粮食地下储存、地下式住宅等。

（5）因城市现代化发展而存在的地下商业街、地下停车场以及地铁等设施。

现如今，全球已有多项著名的地下空间利用实例。如位于海底50 米的英吉利海峡隧道，海底100米的日本北海道-本州青函隧道，共12 层的澳大利亚悉尼歌剧院地下停车场，挪威地下体育场等。地下空间的开发与利用已经势不可挡。

为了节省城市用地，早已有人提出城市“立体化”或“三维化” 的设想，

并在一些城市的部分地区进行了实践。需要进一步明确的是，在实现城市立体化时，什么应放在高空，什么应留在地面，那些可以放在地下。在地表以下10米左右范围内，主要是商业空间、文娱空间以及部分业务空间。城市大部分商业、服务业将转移到地下，仅在中心区和重点地区保留一些地面商业。文体设施在地下则以小型、分散为主，以保证安全。在地下10米-50米范围内，主要是交通空间、物流空间以及一部分贮存空间。城市大部分机动交通将轨道化、高速化，在地下形成高速交通网，并与地下物流系统结合起来。地面交通应以步行为主，辅以大面积绿化带，适当保留一些无害化的公共汽车和私人汽车。

目前，我们正大力开挖城市间、国家间的铁路隧道，以便于交通运输。而如今隧道开挖的较为先进的技术是TBM法。TBM是在1846年由意大利人Maus

发明的，采用刀盘机械破碎岩石或土体的掘进系统，由刀盘、刀盘护盾、内外机架、后支承、通风管道、推进油缸、钢拱架安装器、锚杆或超前钻机、激光对准装置,1#皮带桥、驱动电机、离合器、变速箱、传动轴等部件组成，完成掘进机的掘进、换步、锚杆支护、钢拱架支护及出碴等工程作业的。全球TBM的主要制造商有：美国罗宾斯公司、德国海瑞克公司、德国威尔克公司、加拿大拉法特公司以及日本的三菱公司。TBM施工快速、优质、高效，因无爆破作业使得其安全性大大提高并且减少了对地表的破坏，相较于其它方法而言更加环保，同时TBM的自动化、信息化的程度较高。有利自然有弊，TBM对于地质和断面的适应性较差，由于机体设计原因，并不适宜中短距离的隧道施工，而且运输困难，对施工场地有特殊的要求。同时设备较为复杂，使得设备购置及使用过的成本较大。

由于地下空间的外围是土壤或岩石，只有内部空间没有外部空